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未来战场上的防弹衣
最近媒体报道称,克雷格生物技术实验室已经与美国陆军签订合同,向其提供利用转基因技术生产的“龙蚕丝”织成的材料薄膜.该实验室表示,这种材料几乎与凯夫拉纤维（标准防弹衣材料）一样坚韧,但却更轻,弹性也大得多.该转基因蚕丝产品很可能成为未来防弹衣的主要材料.
从古代铠甲到现代防弹衣
何谓防弹衣？它是一种能在林弹雨中防止弹和炮弹碎片穿透的军服,又称防弹背心.防弹衣问世已有100余年的历史,它有连体和分体式多种样式,保护部位一般在上至喉部、下至裆部的要害部位,也有些国家还装备了护腿.
人体装甲的雏形可追溯至远古,原始民族为防止身体被伤害,曾用天然纤维编织带作为护胸的材料.现代的防弹衣是在古代铠甲的基础上发展起来的,其防弹效果十分显著.调查资料表明,在第一次世界大战中,英国军队在战场上死亡总数的80%是由中速流弹和碎弹片造成的.穿上防弹衣后,可有效地阻挡流弹和碎弹片,伤亡率降低58%.其中胸部受伤造成的死亡率从30%降到8%,腹部受伤的死亡率从39%降到7%,受保护部位负伤率降低了74%.
现代战争中的第一代的防弹衣,实际上是在军服中衬以坚硬的钢片,它又笨又重而且防弹性能也不强.发明尼龙、玻璃钢、轻型陶瓷以后,第二代防弹衣重量减轻了,但还是没有突破老式陈旧的防弹方式.20世纪60年代末, 凯夫拉纤维问世,它不仅代表着合成纤维技术史上一个新的突破,而且也给防弹衣带来了革命性的飞跃.凯夫拉纤维防弹衣的材料是一种芳香族聚酰胺有机纤维,特点是密度低、重量轻、强度高、韧性好、耐高温、耐化学腐蚀,绝缘性和纺织性能好,并且易于机械加工和成型.它可在30米处防护的射击,在200米处防护的射击.1991年,荷兰发明了“特沃纶”纤维,并生产出了更轻、更防弹、更透气的超高分子量聚乙烯防弹衣.美国军方获悉后,立即购进其技术和产品,加工研制出了现
役美国陆军所装备的防弹衣.1998年,英国科学家又发明了一种用从液体水晶中提炼出来的高分子纤维材料.军方也立即采用了这一最新技术.在这种防弹衣的基础上,有的军事专家又添加进了一种能够有效防止静电的材料,制成了超级防静电防弹衣.它不仅能防弹,而且还能在清洗或进出飞机、舰艇、油库、库这类最怕静电又最易产生静电火花的场所穿着,万一不慎发生爆炸,防弹衣也极具防护能力.
各种各样的防弹衣
根据不同的划分方法,防弹衣分为很多品种与型号.
从防护等级分,可分为防弹片、防低速、防高速.从式样上分,有背心式、茄克式、套头式三种.从使用对象分,有地面部队人员防碎弹片背心、战车乘员防碎弹片防弹衣、保安防弹衣、要人防弹衣等多个品种.每一个品种又由于穿着对象的不同,因此设计式样、防弹衣材料的使用都不一样.以要人防弹衣为例,该防弹衣是国家领导人和政界要人进行公开活动时为防止敌对分子的杀害而穿着的装备,既要求高防弹性能,又不能太显眼.要人防弹衣一般设计成西服式样,防弹层多用软性材料制成.
从材料看,防弹衣可分为软体、硬体和软硬复合体三种.软体防弹衣的材料主要以高性能纺织纤维为主,这些高性能纤维远高于一般材料的能量吸收能力,赋予防弹衣防弹功能,并且由于其一般采用纺织品的结构,因而又具有相当的柔软性,称为软体防弹衣.硬体防弹衣则是以特种钢板、超强铝合金等金属材料或者氧化铝、碳化硅等硬质非金属材料为主体防弹材料,由此制成的防弹衣一般不具备柔软性.软硬复合式防弹衣的柔软性介于上述两种类型之间,它以软质材料为内衬,以硬质材料作为面板和增强材料,是一种复合型防弹衣.
随着防弹衣技术含量的提高,人们已不满足于仅考虑防弹衣的防弹性能,轻型、舒适、方便的防弹衣成为使用者和生产者共同追求的目标.目前,防弹衣的总重量一般控制在10千克以内.当今最著名的几种防弹背心的重量都成功地控制在3～5千克之间.
结构与材料——防弹衣的技术核心
防弹衣的结构主要由衣套和防弹层两部分组成.衣套常用化纤织物制作,起覆盖和保护防弹层的作用,有的衣套也有一定的防弹作用.防弹层用金属、玻璃钢、陶瓷、尼龙、凯夫拉纤维等硬质和软质材料复合制作,使弹头、弹片弹开或嵌住,并消释、弹片的冲击动能,对人体起保护作用.衣套由过去单一的覆盖防弹层的作用,发展到今天的具有防火、防水、伪装等功能的高性能防弹衣套.
防弹材料的发展经历了一个漫长的历史过程.尽管防弹材料五花八门、品种繁多,但归纳起来,只有金属（包括合金材料）、玻璃钢、陶瓷、尼龙、碳化硅和凯夫拉纤维六大类.其中,后三种是软性防弹材料,具有许多优良性能,已逐渐代替前三种刚性材料.尼龙是软性防弹材料,采用多层高强尼龙布,可有效防御和冲锋,重量较轻.碳化硅纤维是一种无机纤维,它具有特别大的弹性,受到冲击时产生撕裂而吸收弹片的能量,削弱碎弹片对人体的伤害.凯夫拉纤维具有耐高温、刚性大的特点,其强度是钢的5倍,采用这种材料制成的防弹衣,防弹效果较好,穿着较舒适.当或碎弹片射到凯夫拉纤维层时,它的高强度能挡住,纤维本身受力变形消耗掉或弹片的动能,从而保护了穿用者的安全.
最近,超高分子量聚乙烯材料也开始用于防弹层.尼龙、凯夫拉纤维、超高分子量聚乙烯均是以柔软的织物或是浸渍了树脂类化学物质的织物制作防弹层,其防弹的机理是相同的：利用它们的强度抵御或碎弹片,抵御不了时,纤维扭曲变形嵌住或碎弹片,第一层挡不住,还有第二层,颇有一点前仆后继的味道.
新型防弹衣——战场上的“保护神”
那么,未来战场上我们将会看到哪些防护力更强、更先进、更具创新性的防弹衣呢？
1.防电子防弹衣
这种防弹衣不仅能防弹,而且捕捉到来袭炮弹所发出的信号以后,还能立即进行处理,并在几微秒之内对信号进行修改,并发送出去,使来袭炮弹引信受骗上当,在距离几百米的地方就误认为已到达了应该引爆的高度,从而提前爆炸.它不仅能对付单发炮弹,而且可对付多发炮弹来袭.
2.蜘蛛丝防弹衣
蜘蛛丝被认为是制作防弹衣的优良材料,只是目前由于大规模养殖蜘蛛的一系列问题尚未解决,还不具备实用价值.在美国南部的佛罗里达州和许多拉美国家,生活着一种别名叫作“金眼”的蜘蛛,体型较大,素以结网粘捕飞鸟而著称.近年来,美国军方对这种蜘蛛进行了大量研究,发现它的丝有着非常好的力学性能,强度和弹性俱佳,是制作防弹衣物极为理想的材料.用它制作的防弹衣,重量将更轻,防弹性能将更好.目前,美国正在研究利用人工方法生产蜘蛛丝,采取生物基因工程技术生产丝纤维蛋白物,与蜘蛛丝进行混合,生产出制作防弹衣的材料.另外,我国成都一家公司最近正研制开发OEM1基因桑树工程和转蜘蛛丝蛋白基因工程.高含蜘蛛丝蛋白的新家蚕丝可成为制作新型防弹衣的材料.把蜘蛛蛋白基因移植到家蚕身上,这是家蚕养殖上的重大突破,推动了丝质防弹衣的发展.
3.仿生防弹衣
这种防弹衣采取具有松塔和鹿角等生物属性的材料制作而成.穿上这种防弹衣的士兵,将可以抗风雨、防.这是因为松塔能有效地对付潮湿,而当大气湿度下降,松塔的鳞状叶子便会自动张开进行“呼吸”.基于此,利用类似松塔结构的人造纤维系统,组成新的纤维结构,以适应外界自然条件的变化.
4.高科技轻型防弹衣
在现代战场上,士兵要面临更多新式轻武器的威胁,防弹衣变得更为重要.为了解决这个问题,经过研究,美国陆军和海军陆战队推出了一种新型防弹背心,它采用先进的复合材料,重量大幅度减轻,比美军目前使用的防弹背心减轻了4.5千克；而且防护效果较好,可抵御7.62毫米弹的正面射击.另外,该防弹背心可根据执行任务的不同方便地进行.一般情况下,如士兵在维和行动中执行巡逻任务,可穿着标准的型号,能有效抵御9毫米弹的射击；在执行更加危险的作战任务时,士兵可在防弹背心上加装额外的装甲片,能抵御7.62毫米弹的多点射击,防护效果大大加强.
5. “液体装甲”防弹衣
为了增强美军士兵在战场上的机动性与灵活性,美国军方此前一直在致力于开发一种更轻、更方便的“液体装甲”防弹衣.一旦这种新型的“液体装甲”防弹衣研制成功,士兵在执行作战任务时将会非常灵便,防弹衣将不会阻碍他们快速行进以及准确瞄准目标.“液体装甲”的关键成分是一种名为“剪切增稠液体”的物质.剪切增稠液体由悬浮在聚乙二醇（一种液体）中的坚硬粒子组成.聚乙二醇是无毒的,能适应的温度范围很广.极其细小、坚硬的硅微粒是剪切增稠液体的另一种成分.这种流动性很强的液体和坚硬的微粒结合后,能形成一种性能不同寻常的材料.美国陆军研究实验室负责该项目的工程师透露说,剪切增稠液体非常容易变形,会像液体一样流动；然而,一旦或弹片击中背心,它就会变成一种坚硬的材料,阻止击穿士兵的身体.制作“液体装甲”时,凯夫拉纤维背心的每一层都用剪切增稠液体浸透.凯夫拉纤维织物本身也具有一定的防弹功能,用剪切增稠液体浸泡后的凯夫拉纤维织物可以像其他任何一种织物一样浸湿和缝制.
除了保护士兵的生命之外,凯夫拉纤维背心中的“液体装甲”还可以用于执法人员,监狱警卫和普通警官都可以从这种技术中获益.“液体装甲”的防刺能力远远强于传统的防弹背心,这种能力对于监狱警卫尤其重要,因为他们经常受到手工制作的尖锐武器的袭击.
【责任编辑】张小萌
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